11 технических советов, которые помогут победить жару и снизить счета за электроэнергию
Aug 08, 202312 способов, которыми умная розетка может улучшить ваш тупой дом
Jul 31, 202313 лучших умных розеток 2023 года
Jul 17, 202315 лучших игровых материнских плат (Intel и AMD) в 2023 году
Dec 31, 202325 Деньги
Jun 17, 2023Зрение
Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12741 (2023) Цитировать эту статью
1 Альтметрика
Подробности о метриках
Уборка — это фундаментальная рутинная задача в жизни человека, которая теперь передана передовым технологиям, таким как робототехника и искусственный интеллект. Были разработаны различные роботы для мытья полов с различными функциями очистки, такими как уборка пылесосом и чистка. Однако сбои могут произойти, когда робот пытается очистить несовместимый тип грязи. Эти ситуации не только снизят эффективность робота, но и нанесут ему серьезный ущерб. Поэтому разработка эффективных методов классификации задач по уборке, выполняемых в разных регионах, и присвоения их соответствующему чистящему средству стала актуальной областью исследований. В этой статье предлагается система на основе машинного зрения, которая использует алгоритмы YOLOv5 и DeepSORT для обнаружения и классификации загрязнений с целью создания карты распределения загрязнений, которая указывает области, которые будут назначены для различных требований к очистке. Эта карта будет полезна для совместной системы уборки, позволяющей развернуть каждого робота-уборщика в соответствующем регионе для достижения бесперебойной и энергоэффективной работы. Предложенный способ может быть реализован с любым мобильным роботом и на любой поверхности и загрязнении, достигая высокой точности 81,0% для индикации загрязнений на карте распределения загрязнений.
Уборка обычно считается монотонной работой, выполняемой преимущественно в грязных и неблагоприятных условиях1. Оно может даже быть связано с опасными объектами и местами или вызывать кумулятивные травматические расстройства в трудовой деятельности человека2. Уборка является важной задачей для поддержания уровня жизни. Поэтому в последнее время роботы-уборщики оказались на переднем плане как идеальное решение этой проблемы3. Развитие роботов-уборщиков за последние 20 лет было сосредоточено на расширении их автономности и повышении их производительности. Для мытья полов4, фасадов5, бассейнов6, вентиляционных каналов7 и лестничных клеток8 разработано множество уборочных роботизированных устройств. Все эти роботы оснащены уникальными механизмами и стратегиями автономности, специально оптимизированными для выполнения соответствующих задач по уборке.
Однако роботы-уборщики фасадов, труб, вентиляционных каналов и канализационных сетей пока не производятся серийно. Эти системы специально оптимизированы с учетом требований и геометрии очищаемой поверхности или объекта и используются исключительно в профессиональной среде, а не в жилом секторе3. Однако такие устройства, как роботы для мытья полов, создали массовые рынки, приносящие значительный доход. В 2021 году мировой рынок роботов-уборщиков оценивался в 8,34 млрд долларов США, а совокупный годовой темп роста составил 22,7%9. Например, роботы-пылесосы для домашнего использования являются одними из наиболее широко продаваемых роботизированных систем во всем мире. Охват территории10, потребление энергии11, время работы12, надежность и безопасность13, а также комфорт человека14 — это широко ожидаемые характеристики роботов-уборщиков.
Пылесосить, мыть и влажную уборку — это отдельные задачи, выполняемые роботами-мойщиками. Использование подходящего робота для каждой задачи по уборке может повысить эффективность15. Для повышения эффективности уборки можно использовать структуру, которая обеспечивает скоординированную работу различных роботов, таких как роботы-пылесосы, роботы для мытья полов и роботы-полочистители, для удовлетворения различных требований к уборке. В рамках данной статьи такая структура называется структурой совместной очистки. Более того, совместная система уборки позволяет избежать сбоев и потенциального ущерба роботам или окружающей среде в результате использования несовместимых роботов-уборщиков для выполнения конкретных задач. Например, робот-пылесос, пытающийся впитать жидкости, или робот для влажной уборки, столкнувшийся с твердой грязью, могут привести к нежелательным результатам.
В этом отношении совместная система очистки с набором разнородных роботов-уборщиков должна быть в состоянии определить требования к уборке в каждом месте интересующей среды. Для реализации этой необходимости в рамках совместной очистки можно ввести роль инспекционного робота. Здесь инспекционный робот определяет необходимость очистки для каждой зоны и направляет соответствующее чистящее средство в определенные места, предотвращая при этом ненужное закрытие, чтобы обеспечить эффективность и надежность. Например, робот-хвастун отправляется в места с разливами жидкости, а робот-пылесос отправляется в места с пылью. Эта стратегия обеспечивает эффективное использование энергии и предотвращает возможное повреждение вакуумного робота жидкостью. Этот тип инспекционного робота может иметь простую конструкцию с низким энергопотреблением и должен быть оснащен только системой проверки окружающей среды. Однако концепция такого рода еще не полностью реализована, и в литературе можно найти лишь несколько подтверждающих концепций. Например, Рамалингам и др.16 предложили систему на основе замкнутого телевидения (CCTV), которая будет направлять робота при выборочной уборке. Здесь определяется расположение загрязнений и деятельность человека, а для робота создается оптимальный путь для точечной уборки, что повышает эффективность. Однако система не могла учитывать различные типы загрязнений и использование набора роботов с разными функциями уборки.